CN107210588A

CN107210588A - 火花塞

Info

Publication number: CN107210588A
Application number: CN201680008866.4A
Authority: CN
Inventors: 河出卓也; 山田裕; 山田裕一
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2015-02-16
Filing date: 2016-01-29
Publication date: 2017-09-26
Anticipated expiration: 2036-01-29
Also published as: EP3261198B1; JP6077091B2; JP2016154130A; US20180019579A1; US9948070B2; CN107210588B; EP3261198A4; EP3261198A1

Abstract

本发明提供一种火花塞，能抑制接地电极的母材的消耗且抑制异常燃烧。火花塞(100)具有：绝缘子(10)；主体配件(50)，覆盖绝缘子(10)的外周；中心电极(20)，配置在绝缘子(10)的轴孔(12)内且前端(22a)从绝缘子(10)的前端部(10a)露出；接地电极(30)，具有固定于主体配件(50)的固定端(31)及从中心电极(20)分离规定间隔(SG)的自由端(32)，具备与中心电极(20)及绝缘子(10)面对的内侧面(30c)。具备至少覆盖从第一交线部至第二交线部的区域的由贵金属或贵金属合金构成的包覆部(80)，该第一交线部包含从固定端侧的中心电极母材(21)的外周向接地电极(30)延伸的假想线与接地电极(30)的交点，第二交线部是通过规定间隔的中点的与前端(22a)的端面平行的假想面与接地电极(30)交叉的交线部。

Description

火花塞

技术领域

本发明涉及在内燃机中使用于向混合气的点火的火花塞。

背景技术

以往，为了实现引燃性、火焰传播性的提高，提出了致力于火花塞中的接地电极的形状，或者抑制火花塞中的电极的消耗的各种技术(例如，专利文献1、专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-204882号公报

专利文献2：日本特开2007-265842号公报

然而，近年来，为了提高车辆的燃油经济性能，而且，为了适合于逐年变严的废气限制值，作为车辆行驶时的空燃比，处于多使用比理论空燃比小的稀少区域的空燃比的倾向。为了实现车辆的燃油经济性能的提高或适合于废气限制值而无论空燃比如何都要求使混合气完全燃烧。因此，要求提高比理论空燃比小的混合气的引燃性，例如，进行增大向火花塞施加的电流值(能量)而增大在点火时产生的火花的情况、或者延长对于火花塞的通电时间的情况。

另一方面，火花的大型化或通电时间的长期化容易带来火花的喷流，随着曝露在火花的喷流下的频率的增加而接地电极母材的消耗程度增加。其结果是，可能会产生与接合于接地电极的贵金属端头的剥离等相伴的不发火或者接地电极的折损这样的问题。尤其是存在接地电极的根部部分的消耗会带来接地电极的折损而无法发挥作为火花塞的性能这样的问题。另一方面，为了保护接地电极，在单纯地通过贵金属等将接地电极包覆的情况下，存在容易发生异常燃烧这样的问题。在现有技术中，并未充分考虑这些问题。

发明内容

发明要解决的课题

因此，希望能够抑制接地电极的母材的消耗，而且抑制异常燃烧的火花塞。

用于解决课题的方案

本发明为了解决上述的课题而作出，可以作为以下的形态实现。

第一形态提供一种火花塞。第一形态的火花塞具有：绝缘体，具有轴孔；主体配件，覆盖所述绝缘体的外周；中心电极，具有配置在所述绝缘体的所述轴孔内的中心电极母材和接合于该中心电极母材并从所述绝缘体的前端部露出的电极端头；及接地电极，具有固定于所述主体配件的固定端和从所述电极端头的前端分离规定间隔地配置的自由端，且具备与所述中心电极及所述绝缘体面对的内侧面和与所述中心电极相对的中心电极相对部，其中，所述火花塞具备至少覆盖所述内侧面中的从第一交线部至第二交线部的区域的由贵金属或贵金属合金构成的包覆部，该第一交线部包含从所述固定端的一侧的所述中心电极母材的外周向所述接地电极延伸的假想线与所述接地电极的交点，该第二交线部是通过所述规定间隔的中点的与所述前端的端面平行的假想面与所述接地电极交叉的交线部，在设所述包覆部的宽度方向的尺寸为A、所述接地电极的宽度方向的尺寸为B、所述电极端头的所述前端的宽度为F时，0.7F≤A≤B的关系成立，从自由端一侧观察接地电极、包覆部及电极端头时，包覆部的与宽度方向正交的中心线处于电极端头的宽度的范围内。

根据第一形态的火花塞，能够抑制接地电极的母材的消耗，而且，抑制异常燃烧。

在第一形态的火花塞中，可以是，所述第一交线部是包含所述假想线且与所述中心电极母材的外周相切并延伸至所述接地电极的假想面与所述接地电极交叉的交线部。

在第一形态的火花塞中，可以是，所述接地电极在所述自由端包含与所述中心电极相对的中心电极相对部，所述包覆部至少覆盖所述内侧面中的、从所述固定端一侧的与所述绝缘体的前端部相对的绝缘体相对部至所述中心电极相对部的区域。这种情况下，能够进一步抑制接地电极的母材的消耗，而且抑制异常燃烧。

在第一形态的火花塞中，可以是，所述包覆部覆盖所述内侧面的全部。这种情况下，能够进一步抑制接地电极的母材的消耗，而且抑制异常燃烧。

在第一形态的火花塞中，可以是，所述接地电极还具有将所述内侧面的宽度方向的一端与另一端连接的外侧面，所述包覆部设置在所述外侧面中的与所述内侧面相连的区域。这种情况下，能够进一步抑制或防止以具备包覆部为起因的异常燃烧。

在第一形态的火花塞中，可以是，与所述内侧面相连的区域是从自所述自由端一侧观察所述接地电极时的端面的几何学重心引出穿过所述外侧面且与所述内侧面平行的假想线的情况下，相比该假想线而靠所述内侧面的一侧的区域。这种情况下，能够进一步抑制或防止以具备包覆部为起因的异常燃烧。

在第一形态的火花塞中，可以是，所述包覆部的厚度为3μm～400μm。这种情况下，能够抑制接地电极的母材的消耗，提高包覆部与接地电极的母材的紧贴性。

在第一形态的火花塞中，可以是，覆盖所述中心电极相对部的区域的所述包覆部的厚度比覆盖所述中心电极相对部以外的其他区域的所述包覆部的厚度厚。这种情况下，能够抑制或防止容易受到消耗的区域的接地电极的母材的消耗。

在第一形态的火花塞中，可以是，覆盖所述中心电极相对部的区域的所述包覆部由与覆盖所述中心电极相对部以外的其他区域的所述包覆部不同的组成构成。这种情况下，能够抑制或防止容易受到消耗的区域的接地电极的母材的消耗。

附图说明

图1是本实施方式的火花塞的局部剖视图。

图2是作为比较例的具备没有包覆部的接地电极的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。

图3是作为实验例1的本实施方式的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。

图4是作为实验例2的本实施方式的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。

图5是作为实验例3的本实施方式的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。

图6是作为实验例4的本实施方式的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。

图7是表示通过第一验证而得到的比较例及各实验例中的接地电极母材的消耗量的坐标图。

图8是第一实施例的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。

图9是第二实施例的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。

图10是作为实验例5的本实施方式的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。

图11是作为实验例6的本实施方式的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。

图12是作为实验例7的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。

图13是作为实验例8的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。

图14是第三实施例的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。

图15是第四实施例的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。

图16是作为实验例10的本实施方式的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。

图17是第五实施例的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。

图18是第六实施例的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。

图19是作为实验例11的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。

图20是作为实验例13的本实施方式的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。

图21是表示通过第四验证而得到的比较例及各实验例的接地电极母材的消耗量的坐标图。

图22是第七实施例的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。

图23是第八实施例的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。

图24是作为第四验证的实施例的变形例的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。

图25是第五验证使用的具备具有包覆部的接地电极的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。

图26是表示通过第五验证而得到的多个相对于包覆部的厚度的接地电极母材的消耗量的坐标图。

图27是在第六验证中使用的作为实验例14的本实施方式的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图。

图28是示意性地表示作为实验例14的本实施方式的火花塞的前端部分的放大俯视图。

图29是图27所示的本实施方式的火花塞的Z向视图。

图30是用于说明本实施方式的火花塞的接地电极母材上的包覆部的定义的说明图。

图31是实验例15的具备具有包覆部的接地电极的火花塞的前端部分的放大右侧视图。

图32是实验例16的具备具有包覆部的接地电极的火花塞的前端部分的放大右侧视图。

图33是实验例17的具备具有包覆部的接地电极的火花塞的前端部分的放大右侧视图。

图34是实验例18的具备具有包覆部的接地电极的火花塞的前端部分的放大右侧视图。

图35是表示通过实验例15～18得到的多个相对于包覆部的宽度的接地电极母材的体积消耗量的坐标图。

图36是实验例19的具备具有包覆部的接地电极的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图。

图37是示意性地表示实验例19的具备具有包覆部的接地电极的火花塞的前端部分的放大俯视图。

图38是实验例20的具备具有包覆部的接地电极的火花塞的前端部分的放大右侧视图。

图39是示意性地表示实验例20的具备具有包覆部的接地电极的火花塞的前端部分的放大俯视图。

图40是用于说明实验例20～24的包覆部与电极端头的前端的位置关系的说明图。

图41是实验例20的具备具有包覆部的接地电极的火花塞的前端部分的放大右侧视图。

图42是实验例21的具备具有包覆部的接地电极的火花塞的前端部分的放大右侧视图。

图43是实验例22的具备具有包覆部的接地电极的火花塞的前端部分的放大右侧视图。

图44是实验例23的具备具有包覆部的接地电极的火花塞的前端部分的放大右侧视图。

图45是实验例24的具备具有包覆部的接地电极的火花塞的前端部分的放大右侧视图。

图46是表示通过实验例20～24得到的相对于偏移量的接地电极母材的体积消耗量的坐标图。

图47是示意性地表示作为第六验证的第一变形例的火花塞的前端部分的放大俯视图。

图48是示意性地表示作为第六验证的第二变形例的火花塞的前端部分的放大俯视图。

图49是示意性地表示作为第六验证的第三变形例的火花塞的前端部分的放大俯视图。

图50是示意性地表示作为第六验证的第四变形例的火花塞的前端部分的放大俯视图。

图51是示意性地表示作为第六验证的第五变形例的火花塞的前端部分的放大俯视图。

图52是示意性地表示作为第六验证的第六变形例的火花塞的前端部分的放大俯视图。

具体实施方式

以下，参照附图，说明作为本发明的火花塞的火花塞100。图1是本实施方式的火花塞的局部剖视图。在图1中，火花塞100的长度方向的中心轴由单点划线的轴线OL表示。轴线OL的右侧表示外观主视图，轴线OL的左侧表示利用通过火花塞100的中心轴的剖面将火花塞100剖切的剖视图。以下，以图1中的火花塞100的轴线OL方向的下侧、即向燃烧室内部露出的一侧为火花塞100的前端侧，并以上侧、即装配火花塞软线的一侧为后端侧进行说明。火花塞100具备绝缘子10、中心电极20、接地电极30、端子电极40、主体配件50。

绝缘子10是对于以氧化铝为主的陶瓷材料进行烧制而形成的筒状的绝缘体。在其中心，沿轴线OL方向延伸形成有收容中心电极20及端子电极40的轴孔12。在绝缘子10的轴线OL方向的中央形成有绝缘子10之中的外径最大的中央主体部19。在绝缘子10的相比中央主体部19靠后端侧形成有将端子电极40与主体配件50之间绝缘的后端侧主体部18。在绝缘子10的相比中央主体部19靠前端侧形成有外径比后端侧主体部18小的前端侧主体部17。在绝缘子10的前端侧主体部17的更前端侧形成有外径比前端侧主体部17小且越朝向中心电极20侧则外径越小的长腿部13。在前端侧主体部17与长腿部13之间形成有外径朝向前端侧缩径并将前端侧主体部17与长腿部13连接的缩径部15。

在轴孔12内插入中心电极20。中心电极20是在形成为有底筒状的中心电极母材21的内部埋设有导热性比中心电极母材21优异的芯材25的棒状的构件。在本实施例中，中心电极母材21由以镍(Ni)为主成分的镍合金构成。芯材25由铜或以铜为主成分的合金构成。在中心电极母材21的前端接合有由贵金属或贵金属合金例如铱合金构成的电极端头22(参照图2及图3)。电极端头22通常为圆柱状，但也可以具有棱柱状等其他的形状。需要说明的是，在图2及图3以外的图中，也同样地具备电极端头22，但是为了容易观察图而有时省略。中心电极20在轴孔12内由绝缘子10保持，电极端头22从轴孔12(绝缘子10)向外部露出。中心电极20经由插入到轴孔12内的陶瓷电阻3及密封体4而与端子电极40电连接。需要说明的是，以下，有时也将电极端头22的前端及前端面包括性地称为中心电极20的前端及前端面。

接地电极30由抗腐蚀性高的金属构成，作为一例，使用镍合金。该接地电极30的固定端部(基端部)31焊接于主体配件50的前端面57。从固定端31延伸的接地电极30朝向中心电极20弯折，接地电极30的自由端(前端)32从中心电极20的前端面分离规定间隔地配置。接地电极的自由端32具备与中心电极20相对的区域即中心电极相对部30b。接地电极30的自由端32与电极端头22的前端22a(前端面)之间的规定间隔是产生火花放电的火花间隔SG。

端子电极40设置在轴孔12的后端侧，其后端侧的一部分从绝缘子10的后端侧露出。在端子电极40经由火花塞帽(图示省略)而连接高压线缆(图示省略)，被施加火花点火用的高电压。

主体配件50是将从绝缘子10的后端侧主体部18的一部分至长腿部13的部位沿周向包围并保持的圆筒状的配件。主体配件50由低碳钢材形成，且整体被实施了镀镍或镀锌等镀敷处理。主体配件50具备工具卡合部51、安装螺纹部52、敛紧部53、密封部54。它们从后端朝向前端按照敛紧部53、工具卡合部51、密封部54、安装螺纹部52的顺序形成。工具卡合部51供将火花塞100向内燃机的发动机缸盖150安装的工具卡合。安装螺纹部52具有与发动机缸盖150的安装螺纹孔151螺合的螺纹牙。

在安装螺纹部52的内径侧形成有向径向内侧突出的突出部60。突出部60形成在与绝缘子10的缩径部15及长腿部13的后端侧面对的位置。在该突出部60与绝缘子10的缩径部15之间设有环状的作为密封构件的密封垫8。密封垫8与突出部60和缩径部15接触而将绝缘子10与主体配件50之间密封。密封垫8可以使用冷轧钢板等。

敛紧部53是在主体配件50的后端侧的端部设置的薄壁的部位，主体配件50为了保持绝缘子10而设置。具体而言，在火花塞100的制造时，将敛紧部53向内侧折弯，并将该敛紧部53向前端侧按压，由此，以中心电极20的前端从主体配件50的前端侧突出的状态将绝缘子10一体地保持于主体配件50。密封部54呈突缘状地形成于安装螺纹部52的根部。在密封部54与发动机缸盖之间嵌插有将板体折弯而形成的环状的衬垫5。上述的火花塞100经由主体配件50而安装于发动机缸盖150的安装螺纹孔151。

本实施方式的火花塞100为了抑制或防止火花塞100的接地电极30的母材的消耗而在接地电极30的母材上具备由贵金属或贵金属合金构成的包覆部80。以下，关于包覆部80相对于接地电极30的配置方式、包覆部的厚度进行验证。需要说明的是，虽然各验证中的包覆部80的配置方式、厚度不同，但是为了避免标号变得复杂，在各验证中，提及差异点并使用共同的标号进行说明。

第一验证：

在第一验证中，从抑制或防止接地电极30的母材的消耗的观点出发，验证了接地电极30中的包覆部80的配置方式。图2是作为比较例的具备没有包覆部的接地电极的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。图3是作为实验例1的本实施方式的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。图4是作为实验例2的本实施方式的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。图5是作为实验例3的本实施方式的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。图6是作为实验例4的本实施方式的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。

在第一验证中使用的接地电极30的基本的结构如图2的比较例所示那样，具备与中心电极20及绝缘子10面对的内侧面30c、作为内侧面30c以外的面的外侧面30d。外侧面30d也可以成为将内侧面30c的宽度方向的一端(一边)与另一端(另一边)连接的面。在接地电极30具有矩形剖面的情况下，外侧面30d包括作为内侧面30c的背面的外侧面30d和将内侧面30c及外侧面30d连接的侧面30e。因此，在本说明书中，有时包括侧面30e地称为与内侧面30c相对的外侧面30d。而且，接地电极30的将内侧面30c的宽度方向的一端(一边)与另一端(另一边)连接的曲面部作为外侧面30d，或者在接地电极30具有圆形剖面的情况下，该曲面部及接地电极30的下侧曲面部作为外侧面30d。

·在实验例1中，火花塞100的接地电极30从其内侧面30c的与绝缘子10的前端部10a相对的绝缘体相对部30a至中心电极相对部30b具备包覆部80。

·在实验例2中，火花塞100的接地电极30在内侧面30c的全部、即从固定端(固定端部)31至自由端32的端部具备包覆部80。

·在实验例3中，火花塞100的接地电极30除了作为内侧面30c的背面的外侧面30d之外的从固定端31至自由端32的端部具备包覆部80。

·在实验例4中，火花塞100的接地电极30在除了自由端32的端部端面之外的全部的面上，从固定端31至自由端32的端部具备包覆部80。需要说明的是，作为变形例，在自由端的端部端面可以具备包覆部80。

包覆部80相对于接地电极30的形成可以通过基于无电解镀敷的表面包覆、基于激光焊接的包覆材料的接合、基于PVD(物理蒸镀)及CVD(化学蒸镀)等的包覆膜形成等各种方式来实现。

在第一验证中，使用了M12HEX14(安装螺纹径12mm，配件六边形部尺寸(对边尺寸)14mm)、在前端具有由铱(Ir)构成的直径0.6mm的电极端头的中心电极、1.1mm的火花间隔SG且在作为实验例1至实验例4而说明的宽度2.7mm×厚度1.3mm的矩形形状的接地电极30形成有包覆部80的火花塞。包覆部80使用了厚度0.4mm的铂(Pt)。验证在火花间隔SG间流动有10m/s的气流的流速场、点火频率30Hz、燃烧室内压力0.4Mpa、氮气氛下、耐久时间200小时的条件下执行的实验台试验中，通过计测并评价验证开始前后的接地电极30的母材的消耗体积来进行。流速场是考虑火花点火时的定时的燃烧室内的混合气的流动并使气流沿着从中心电极20朝向接地电极30的方向流动的流速场。接地电极30的体积通过利用X射线CT对形成有包覆部80的接地电极30进行扫描而求出外形尺寸并根据求出的外形尺寸算出体积来得到。消耗体积通过从初期体积减去残存体积来求出。

评价的结果如表1及图7所示。图7是表示通过第一验证而得到的比较例及各实验例中的接地电极母材的消耗量的坐标图。

[表1]

在不具备包覆部80的比较例中，确认到了3.4mm³的体积的消耗，但是在具备包覆部80的实验例1～4中，确认到只限于小于1.0mm³的体积的消耗。在实验例1及2中，仅在接地电极30的内侧面30c具备包覆部80，但是母材的体积的消耗减少在技术上足以判断为有效果的值。而且，在实验例1和实验例2中，接地电极30的内侧面30c的从绝缘体相对部30a至中心电极相对部30b具备的包覆部80(实验例1)与接地电极30的内侧面30c的整个区域具备的包覆部80(实验例2)虽然存在差异，但是母材的消耗量没有太大差别。包覆部80使用难以腐蚀的贵金属或贵金属合金，因此包覆部80使用的贵金属等的适用量的削减也会带来成本的削减，当考虑到母材的消耗量的抑制及成本这双方时，能够得出通过实验例1能够实现两者的平衡的结论。因此，第一验证的结果是能够确认到，如果具备至少将接地电极30的内侧面中的从绝缘体相对部30a至中心电极相对部30b的区域覆盖的包覆部80作为包覆部80，则能够抑制或防止火花容易喷流的部分的接地电极母材的消耗。而且，已知接地电极30的弯折部因火花而容易消耗，为了抑制或防止由于曲线部分的接地电极母材的消耗而接地电极30从根部附近发生折损的情况，希望至少在接地电极30的曲线部分的内侧面30c具备包覆部80。而且，优选在消耗最快的中心电极相对部30b也具备包覆部80。从上述的观点出发，也优选具备至少将接地电极30的内侧面中的从绝缘体相对部30a至中心电极相对部30b的区域覆盖的包覆部80作为包覆部80。

第一验证使用的实验例1～实验例4的火花塞100以外的火花塞100的实施形态如图8～10所示。图8是第一实施例的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。图9是第二实施例的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。

在第一实施例中，对于实验例3中的包覆部80的配置方式而具备在侧面30e的下侧部分(外侧面30d侧)没有包覆部80的配置方式。需要说明的是，从第一验证结果可知，即使在侧面30e不具备包覆部80，也能抑制火花的喷流引起的接地电极母材的消耗，因此也包括侧面30e中的从下侧(外侧面30d与侧面30e的交叉部分)至任意的位置不具备包覆部80的配置方式。

在第二实施例中，除了接地电极30具有圆柱形状的点之外，与第一实施例同样。需要说明的是，如已述那样，在接地电极30具有圆形剖面的情况下，在从接地电极30的由自由端32侧观察的端面的几何学重心30g引出穿过外侧面30d且与内侧面30c平行的假想线30f时，可以将相比假想线30f靠中心电极侧的区域称为内侧面30c，将与内侧面30c相反的一侧的区域称为外侧面30d，对于内侧面30c形成有包覆部80。需要说明的是，作为包覆部80，为了提高强度，可以取代100％铂(Pt)而使用铂合金。而且，厚度可以是包覆部80的规定位置的厚度，也可以是平均厚度。

第二验证：

通过具备由贵金属或贵金属合金构成的包覆部80而能降低或防止接地电极母材的消耗的情况在第一验证中已经验证，但是已知铂(Pt)等贵金属或贵金属合金伴随着温度上升而发挥催化剂作用，不伴随火花点火而使混合气引燃。因此，由于通过包覆部80覆盖接地电极30，会产生意外的自燃(异常燃烧)，产生给燃烧控制带来障碍的问题。因此，在第二验证中，从抑制或防止接地电极30的母材的消耗并抑制或防止异常燃烧的观点出发，验证了接地电极30中的包覆部80的配置方式。

图10是作为实验例5的本实施方式的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。图11是作为实验例6的本实施方式的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。图12是作为实验例7的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。图13是作为实验例8的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。

在第二验证中使用的接地电极30的基本的结构除了为了使异常燃烧的验证容易而使用了宽度比第一验证中使用的接地电极30细的接地电极30之外，与图2所示的比较例同样，具备与中心电极20及绝缘子10面对的内侧面30c、作为内侧面30c以外的面的外侧面30d。外侧面30d也可以称为将内侧面30c的宽度方向的一端(一边)与另一端(另一边)连接的面。在接地电极30具有矩形剖面的情况下，外侧面30d包括作为内侧面30c的背面的外侧面30d、及将内侧面30c与外侧面30d连接的侧面30e。

·在实验例5中，火花塞100的接地电极30仅在从固定端31至自由端32的端部的内侧面30c具备包覆部80。即，在作为内侧面30c的背面的外侧面30d及侧面30e不具备包覆部80。

·在实验例6中，火花塞100的接地电极30在内侧面30c的全部及除了外侧面(侧面)下侧之外的外侧面30d(侧面30e)具备包覆部80。即，在外侧面30d(侧面30e)中的与内侧面30c相连的区域30h具备包覆部80。需要说明的是，在从接地电极30的由自由端32侧观察的端面的几何学重心30g引出穿过外侧面30d且与内侧面30c平行的假想线30f的情况下，外侧面30d中的与内侧面30c相连的区域30h是相比假想线30f靠内侧面30c侧的区域。在接地电极30的端面形状相对于假想线30f为线对称的情况下，成为将侧面30e中的从内侧面30c侧至侧面长度(接地电极30的厚度)的1/2的区域相连的区域30h。

·在实验例7中，火花塞100的接地电极30除了作为内侧面30c的背面的外侧面30d之外从固定端31至自由端32的端部具备包覆部80。

·在实验例8中，火花塞100的接地电极30在除了自由端32的端面之外的全部的面上，从固定端31至自由端32的端部具备包覆部80。

包覆部80相对于接地电极30的形成可以通过在第一验证中叙述的方式实现。

在第二验证中，使用了具有M12HEX14(安装螺纹径12mm，配件六边形部尺寸14mm)、在前端具有由铱(Ir)构成的直径0.6mm的电极端头的中心电极、1.1mm的火花间隔SG、作为实验例5至实验例8说明的具有包覆部80的1mm见方的接地电极30的热值9号的火花塞。包覆部80使用了厚度0.4mm的铂(Pt)。验证通过在4冲程汽油发动机上装配对象火花塞，分别在53°BTDC、55°BTDC及57°BTDC这3个点火时期，在WOT(全负载、节气门全开)且6000rpm的条件下，确认是否发生了异常燃烧来进行。需要说明的是，有无异常燃烧的发生可以通过例如使用了将缸内的燃烧进行视觉化而显示的燃烧监视器的视觉的确认、或者利用缸内压的测定而得到的燃烧定时与标准的燃烧定时的对比的确认来确认。在第二验证中，使用细的接地电极30的理由是为了容易确认与异常燃烧的抑制或防止相关的包覆部80的配置方式的差异产生的效果。而且，为了防止从绝缘子10的异常燃烧而使用了冷型的热值9号的火花塞。

评价的结果如表2所示。在表2中，在未发生异常燃烧的情况下表示为“G”，在发生了异常燃烧的情况下表示为“P”。

[表2]

在接地电极30不具备包覆部80的比较例、仅在内侧面30c具备包覆部80的接地电极30的实验例5、在内侧面30c及外侧面30d中的与内侧面30c相连的区域30h具备包覆部的接地电极30的实验例6中，3个点火时期都未发生异常燃烧。相对于此，在除了外侧面30d之外从固定端31至自由端32的端部具备包覆部80的接地电极30的实验例7中，在55°BTDC及57°BTDC下发生异常燃烧，在除了自由端32的端面之外的全部的面上从固定端31至自由端32的端部具备包覆部80的接地电极30的实验例8中，在53°BTDC、55°BTDC及57°BTDC这3个时期全部发生了异常燃烧。即，随着点火时期(点火角度)为提前角而燃烧室内的温度升高，与包覆部80的催化剂效果相互结合而容易发生异常燃烧。

因此，第二验证的结果是能够确认到，作为包覆部80，在接地电极30的外侧面30d中的作为相当于内侧面30c的背面的外侧面30d不具备包覆部80的话，无法抑制或防止以具备包覆部80的情况为起因的异常燃烧，通过在外侧面30d中的除了与内侧面30c相连的区域30h之外的区域不具备包覆部80，由此即便接地电极30被包覆部80覆盖，也能够抑制、防止接地电极母材的消耗，并抑制或防止异常燃烧。需要说明的是，在第二验证中，使用了矩形剖面的接地电极30，因此可以说通过至少在接地电极30的侧面30e中的与作为内侧面30c的背面的外侧面30d相连的区域30h不形成包覆部80而能够抑制或防止异常燃烧。

第二验证使用的实验例5及实验例6的火花塞100以外的火花塞100的实施形态如图14及15所示。图14是第三实施例的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。图15是第四实施例的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。

在第三实施例中，除了接地电极30的剖面形状具有上表面及下表面由曲线状的侧面连接的剖面形状的点之外，具备与实验例6的包覆部80的配置方式同样的包覆部80的配置方式。

在第四实施例中，除了接地电极30具有半圆形状(鱼糕形状)的点之外，具备与实验例6的包覆部80的配置方式同样的包覆部80的配置方式。

第三验证：

通过具备由贵金属或贵金属合金构成的包覆部80而能减少或防止接地电极母材的消耗的情况在第一验证中已经验证，通过在外侧面30d中的除了与内侧面30c相连的区域30h之外的区域不具备包覆部80，由此即便接地电极30被包覆部80覆盖，也能抑制、防止接地电极母材的消耗，并抑制或防止异常燃烧的情况在第二验证中已经验证。通常已知混合气的引燃相比面状的部分而在边缘部或前端部容易产生。因此，验证了在接地电极30的自由端32的端部侧具备包覆部80引起的意外的自燃(异常燃烧)的发生。

作为实验例9使用的火花塞具备与图11所示的火花塞同样的结构。图16是作为实验例10的本实施方式的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。

第三验证中使用的接地电极30的基本的结构如第二验证的图11的实验例6中所示那样。

·在实验例9中，火花塞100的接地电极30在从固定端31至自由端32的端部的内侧面30c及外侧面30d中的与内侧面30c相连的区域30h具备包覆部80。即，直至接地电极30的自由端32的端部具备包覆部80。

·在实验例10中，火花塞100的接地电极30在从固定端31至中心电极相对部30b附近的内侧面30c及外侧面30d中的与内侧面30c相连的区域30h具备包覆部80。即，在接地电极30的自由端32的端部不具备包覆部80。

包覆部80相对于接地电极30的形成可以通过第一验证中叙述的方式实现。

在第三验证中，除了将3个点火时期设为59°BTDC、61°BTDC及63°BTDC的点之外，以与第二验证同样的验证条件确认了异常燃烧的发生的有无。评价的结果如表3所示。在表3中，在未发生异常燃烧的情况下表示为“G”，在发生了异常燃烧的情况下表示为“P”。

[表3]

从固定端31至自由端32的端部在内侧面30c及外侧面30d中的与内侧面30c相连的区域30h具备包覆部80的实验例9中，在63°BTDC下确认到了异常燃烧。另一方面，在从固定端31至中心电极相对部30b附近的内侧面30c及外侧面30d中的与内侧面30c相连的区域30h具备包覆部80的实验例10中，在3个点火时期都未发生异常燃烧。

因此，第三验证的结果是能够确认到，作为包覆部80，通过在接地电极30的自由端32的端部不具备包覆部80，能够抑制或防止以具备包覆部80为起因的异常燃烧。

第三验证使用的实验例9及实验例10的火花塞100以外的火花塞100的实施形态如图17及图18所示。图17是第五实施例的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。图18是第六实施例的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。需要说明的是，图3所示的第一实施例的火花塞也是满足通过第三验证结果确认的条件的火花塞。

在第五实施例中，除了从固定端31至中心电极相对部30b仅在接地电极30的内侧面30c具备包覆部80的点之外，具备与实验例10的包覆部80的配置方式同样的包覆部80的配置方式。

在第六实施例中，除了从绝缘体相对部30a至中心电极相对部30b具备包覆部80的点、即从固定端31至绝缘体相对部30a不具备包覆部80的点之外，具备与实验例10的包覆部80的配置方式同样的包覆部80的配置方式。

第四验证：

通过具备由贵金属或贵金属合金构成的包覆部80来减少或防止接地电极母材的消耗的情况在第一验证中已经验证，但是容易受到火花引起的损伤的部分、即产生损坏的部分局部性地消耗增多。因此，在第四验证中，从提高接地电极30的发生损坏的部分(放电起点)的耐久性的观点出发，验证了接地电极30的包覆部80的配置方式。

图19是作为实验例11的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。作为实验例12使用的火花塞具备与图4所示的火花塞同样的结构。图20是作为实验例13的本实施方式的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。

第四验证使用的接地电极30的基本的结构在图2中作为比较例而示出。

·在实验例11中，火花塞100的接地电极30在中心电极相对部30b具备作为突状部81的贵金属端头，但是不具备包覆部80。突状部81是直径0.7mm，厚度1mm的100％铂(Pt)端头。金属制端头(突状部81)例如可以通过激光焊接而与接地电极30或包覆部80结合。

·在实验例12中，火花塞100的接地电极30在从固定端31至自由端32的端部的内侧面30c具备厚度100μm的包覆部80。

·在实验例13中，火花塞100的接地电极30除了作为内侧面30c的背面的外侧面30d之外从固定端31至自由端32的端部具备包覆部80，并且在中心电极相对部30b具备作为突状部81的贵金属端头。突状部81是直径0.7mm，厚度1mm的100％铂(Pt)端头。需要说明的是，具备包覆部80的形态的突状部81是用于使接地电极30的容易受到损坏的部分的包覆部80的厚度变厚的结构。

在第四验证中，使用了具有M12HEX14(安装螺纹径12mm，配件六边形部尺寸14mm)、在前端具有由铱(Ir)构成的直径0.6mm的电极端头的中心电极、1.1mm的火花间隔SG、作为实验例11至实验例13说明的具有包覆部80或突状部81或者包覆部80及突状部81的接地电极30的火花塞。验证通过在4冲程汽油发动机上装配对象火花塞，在负载-10kPa、A/F12.0的条件下，进行200小时的耐久试验，评价验证开始前后的接地电极30的母材的消耗体积来进行。该验证条件是与时速20千米的车辆行驶条件同样的条件。需要说明的是，消耗量的评价与第一验证同样地执行。

评价的结果如表4及图21所示那样。图21是表示通过第四验证得到的比较例及各实验例中的接地电极母材的消耗量的坐标图。

[表4]

在接地电极30不具备包覆部80的比较例、仅具备突状部81的接地电极30的实验例11中，分别确认到6.8mm³及6.6mm³的接地电极母材的消耗。另一方面，在具备包覆部80的实验例12以及具备包覆部80及突状部81的实验例13中，分别确认到只限于2.1mm³及1.9mm³的接地电极母材的消耗。即，通过具备包覆部80，能够将接地电极母材的消耗量抑制成大致2mm³以下。

因此，第四验证的结果是能够确认到，仅具备突状部81的话无法抑制接地电极母材的消耗，而且，即使在接地电极30具备突状部81的情况下也能够确认到包覆部80的技术效果。此外，能够确认到在接地电极30具有包覆部80的情况下，通过具备突状部81，能够进一步有效果地抑制接地电极母材的消耗。

第四验证使用的实验例13的火花塞100以外的火花塞100的实施形态如图22及图23所示。图22是第七实施例的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。图23是第八实施例的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。

在第七实施例中，除了突状部81的厚度薄的点之外，具备与实验例13的接地电极30同样的结构。

在第八实施例中，除了取代突状部81，通过包覆部80的多层化来加厚容易发生损坏的部分的厚度，且具有追加的层状部82的点之外，具备与实验例13同样的结构。

第四验证的实施例的变形例如图24所示。图24是作为第四验证的实施例的变形例的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图及放大右侧视图。在该变形例中，在发生损坏的部分，作为构成包覆部80的贵金属，使用由耐消耗更强的贵金属构成的第二包覆部83，由此抑制或防止接地电极母材的消耗。例如，即使在接地电极30的曲线部分处的消耗量为3.0mm³的情况下，接地电极30的发生损坏的部分的消耗量也成为6.0mm³以上。耐消耗更强的贵金属例如通过在包覆部80使用贵金属合金并在第二包覆部83使用纯度更高的贵金属合金或纯贵金属能实现。在包覆部80的整体使用纯贵金属的情况下，成本高涨，因此如果在包覆部80使用纯度低的贵金属合金并在第二包覆部83使用纯度高的贵金属合金或纯贵金属，则能够实现接地电极母材的消耗的抑制和成本抑制这两者。

作为能够得到第四验证结果的实施例，可包括形成了包覆部80之后在包覆部80上形成突状部81的实施例、形成了突状部81之后在突状部81上形成包覆部80的实施例这双方。

第五验证：

在第五验证中，验证了包覆部的厚度与接地电极母材的消耗量、以及包覆部的厚度与向接地电极的紧贴性。验证使用的包覆部的配置方式与实验例3的火花塞同样。

第五验证中使用的接地电极30的基本的结构如图25所示那样，具备与中心电极20及绝缘子10面对的内侧面30c、作为内侧面30c以外的面的外侧面30d。第五验证中使用的接地电极30具有矩形剖面，因此外侧面30d包括作为内侧面30c的背面的外侧面30d、及将内侧面30c与外侧面30d连接的侧面30e。包覆部80形成在除了作为内侧面30c的背面的外侧面30d之外的全部的面上。

第五验证关于包覆部30的厚度t为1μm、3μm、50μm、100μm、200μm、400μm及500μm这7种形态执行。在关于包覆部的厚度与接地电极母材的消耗量的验证中，通过第一验证叙述的方式形成了相对于接地电极30的包覆部80。

在第五验证的关于包覆部的厚度t与接地电极母材的消耗量的验证中，使用了具备M12HEX14(安装螺纹径12mm，配件六边形部尺寸14mm)、在前端具有由铱(Ir)构成的直径0.6mm的电极端头的中心电极、1.1mm的火花间隔SG、具有厚度t＝1μm、3μm、50μm、100μm、200μm、400μm及500μm的包覆部80的接地电极30的火花塞。该验证以与第四验证相同的条件执行。需要说明的是，消耗量的评价与第一验证同样地执行。

评价的结果如表5及图26所示那样。表5示出通过第五验证得到的多个相对于包覆部的厚度的接地电极母材的消耗量，图26是表示通过第五验证得到的多个相对于包覆部的厚度的接地电极母材的消耗量的坐标图。

[表5]

验证的结果是，在包覆部30的厚度t为1μm下确认到了6.4mm³的消耗量，在3μm下确认到了3.0mm³的消耗量，在50μm下确认到了2.4mm³的消耗量，在100μm下确认到了2.1mm³的消耗量，在200μm下确认到了1.9mm³的消耗量，在400μm下确认到了1.8mm³的消耗量，及在500μm下确认到了1.8mm³的消耗量。从图26可知，当包覆部80的厚度t成为3μm时，接地电极母材的消耗量激减。因此，包覆部80的厚度t优选为3μm以上。另一方面，当包覆部80的厚度t超过400μm时，接地电极母材的消耗量的显著的变化消失。因此，当考虑到成本及技术效果时，包覆部80的厚度t可以为400μm以下。将以上的结果汇总时，如果包覆部80的厚度t为3μm～400μm，则能够有效果地抑制接地电极母材的消耗量。

在第五验证的关于包覆部的厚度t与向接地电极的紧贴性的验证中，对于关于包覆部的厚度t与接地电极母材的消耗量的验证使用的火花塞的同样的多个火花塞的接地电极30，分别以使铂(Pt)成为厚度t＝1μm、3μm、50μm、100μm、200μm、400μm及500μm的方式喷镀，进行800℃、10小时的扩散处理，得到了各验证对象。对于各验证对象，进行冷热试验，使用显微镜，在包覆部80产生裂纹的情况下判断为紧贴性不良，在未产生裂纹的情况下判断为紧贴性良好。冷热试验是进行2分钟的最大1050℃下的加热、进行1分钟的退火的1个循环反复执行1000循环的试验。

评价的结果如表6所示那样。表6示出通过第五验证得到的多个相对于包覆部的厚度t的包覆部与接地电极母材的紧贴性的评价。在表6中，包覆部80产生裂纹的情况下表示为“Y”，在未产生裂纹的情况下表示为“N”。

[表6]

如表6所示，在包覆部80的厚度t为500μm的情况下，在包覆部80产生了裂纹。因此，从包覆部80对于接地电极母材的紧贴性的观点出发，包覆部80的厚度t优选为小于500μm，更优选为400μm以下。裂纹的产生可认为由于接地电极母材与包覆部80的热膨胀率或热收缩率的差异而发生。即，当包覆部80变厚时，包覆部80不会根据接地电极母材的热膨胀或热收缩而发生热膨胀或热收缩，在包覆部80产生裂纹。产生裂纹的情况能够判断为包覆部80对于接地电极母材的紧贴性低(不良)。

第五验证的结果是，考虑到包覆部80的厚度t引起的接地电极母材的消耗量及包覆部80对于接地电极母材的紧贴性时，包覆部80的厚度t优选为3μm～400μm。

第六验证：

在第六验证中，从抑制或防止接地电极30的母材的消耗的观点出发，进一步验证了接地电极30的包覆部80的配置方式。作为比较例，使用了图2所示的具备没有包覆部的接地电极的火花塞。图27是在第六验证中使用的作为实验例14的本实施方式的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图。图28是示意性地表示作为实验例14的本实施方式的火花塞的前端部分的放大俯视图。图29是图27所示的本实施方式的火花塞的Z向视图。图30是用于说明本实施方式的火花塞的接地电极母材上的包覆部的定义的说明图。

第六验证中使用的接地电极30的基本的结构如图2的比较例中所示那样，具备与中心电极20及绝缘子10面对的内侧面30c、作为内侧面30c以外的面的外侧面30d。

如图27及图28所示，在实验例14中，火花塞100的接地电极30在其内侧面30c中的从第一交线部L11至第二交线部L20的区域具备包覆部80，该第一交线部L11是包含从固定端31侧的中心电极母材21的外周向接地电极30延伸的假想线L1与接地电极30的交点X1的交线部，该第二交线部L20是通过间隔SG的中点SG1的与电极端头22的前端22a的端面(中心电极20的前端部的端面)平行的假想面P1与接地电极30交叉的交线部。需要说明的是，第一交线部L11是取代假想线L1而包含假想线L1且与中心电极母材21的外周相切并延伸至接地电极30的假想面P2与接地电极30交叉的交线部、而且与最靠固定端31侧的中心电极母材21的外周相切且与中心电极20的中心轴平行的切平面，可以定义作为延伸至接地电极30的假想面与接地电极30的交线。

作为实验例14的火花塞如图29所示，包覆部80的宽度方向的尺寸为A，接地电极30的宽度方向的尺寸为B，电极端头22的前端(前端面)22a的宽度为F时，具有0.7F≤A≤B的关系。而且，从接地电极30的自由端32的端面侧观察接地电极30、包覆部80及电极端头22时，包覆部80的与宽度方向正交的中心线处于电极端头22的宽度的范围内。在此，包覆部80的中心及电极端头22的前端的中心是指几何学中心，宽度方向是从自由端32的端面侧观察接地电极30时与电极端头22的前端22a的端面平行的方向，前端22a的宽度是与接地电极30的内侧面30c平行的方向的前端22a的尺寸。需要说明的是，该宽度方向的距离的关系可以定义为将包覆部80的中心和电极端头22的前端22a的中心投影到与接地电极30的宽度方向平行的平面上的2个投影点间的水平距离成为包覆部80的宽度方向的尺寸的1/2以下的关系、或者将构成包覆部80的中心与电极端头22的前端22a的中心之间的水平距离的直线投影到与自由端32的端面平行的面上的投影直线的长度成为包覆部80的宽度方向的尺寸的1/2以下的关系。在实验例14中，由于使用圆柱状的电极端头22，因此前端22a的宽度为直径。

另外，包覆部80可以不是由一个连续的层构成，如图30所示，在包覆部80的厚度为T，多个独立的包覆部80间的距离为D时，可以由以(1)在T≥0.2mm时T≥D的关系成立且(2)在T<0.2mm时D≤0.2的关系成立的方式配置的多个独立的层构成，在满足该关系的情况下，包含在本实施方式的包覆部80中。

在第六验证中，使用了具有M12HEX14(安装螺纹径12mm，配件六边形部尺寸(对边尺寸)14mm)、在前端具有由铱(Ir)构成的直径0.6mm的电极端头的中心电极、0.5mm的火花间隔SG、作为实验例14而说明的具有包覆部80的宽度2.7mm×厚度1.3mm的矩形形状的接地电极30的火花塞。包覆部80使用了厚度0.4mm的铂(Pt)。验证通过在火花间隔SG间从接地电极30的自由端32朝向固定端31流动有10m/s的气流的流速场、点火频率50Hz、燃烧室内压力0.4Mpa、氮气氛下、耐久时间100小时的条件下执行的实验台试验中，计测、评价验证开始前后的接地电极30的母材的消耗体积来进行。消耗量的计测、评价与第一验证同样地执行。

评价的结果如表7所示那样。

[表7]

表7

耐久时间	比较例	实验例14
			100hr	2.3mm³	0.5mm³
判断	P	G

在不具备包覆部80的比较例中，确认到了2.3mm³的接地电极母材的消耗，在具备包覆部80的实验例14中，确认到只限于0.5mm³的接地电极母材的消耗。通常如果接地电极母材的体积消耗量为1.5mm³，则接地电极30没有折损的可能性，因此比较例的评价成为P(不合格)，实验例14的评价成为G(良)。在实验例14中，仅在接地电极30的内侧面30c的通过第一交线部L11及第二交线部L20划分的区域具备包覆部80，但是母材的体积的消耗减少在技术上足以判断为有效果的值。

因此，通过实验例14能够确认到，作为包覆部80，只要具备至少将接地电极30的内侧面30c中的由第一交线部L11及第二交线部L20划分的区域覆盖的包覆部80，就能够有效果地抑制或防止接地电极30的消耗。尤其是已知接地电极30的弯折部因火花的喷流而容易消耗，但是根据第六验证，只要至少直至第二交线部L20具备包覆部80就能抑制弯折部的接地电极母材的消耗，能够抑制或防止接地电极30从根部附近折损的情况。

接下来，基于实验例15～18，验证在包覆部80的宽度方向的尺寸A、接地电极30的宽度方向的尺寸B、电极端头22的前端22a的宽度(直径)F之间成立的0.7F≤A≤B的关系的技术效果。除了包覆部80的形状之外的验证条件如上述那样，关于包覆部80的宽度尺寸A为0.3F的实验例15、0.7F的实验例16、F的实验例17、B的实验例18分别求出了消耗量。需要说明的是，由于电极端头22的前端22a的直径F＝0.6mm，因此关于包覆部80的宽度尺寸A＝0.18mm、0.42mm、0.6mm及2.7mm进行了实验。而且，包覆部80在第一交线部L11及第二交线部L20之间相对于接地电极30的侧面30e而平行地延伸。

图31是实验例15的具备具有包覆部的接地电极的火花塞的前端部分的放大右侧视图，图32是实验例16的具备具有包覆部的接地电极的火花塞的前端部分的放大右侧视图，图33是实验例17的具备具有包覆部的接地电极的火花塞的前端部分的放大右侧视图，图34是实验例18的具备具有包覆部的接地电极的火花塞的前端部分的放大右侧视图。

评价的结果如表8及图35所示那样。表8示出通过实验例15～18得到的多个相对于包覆部的宽度的接地电极母材的体积消耗量，图35是表示通过实验例15～18得到的多个相对于包覆部的宽度的接地电极母材的体积消耗量的坐标图。

[表8]

表8

在包覆部80的宽度尺寸A＝0.3F的实验例15中，确认到了2mm³的接地电极母材的消耗，但是在包覆部80的宽度尺寸A＝0.7F的实验例16中，确认到只限于0.8mm³的接地电极母材的消耗，在包覆部80的宽度尺寸A＝F的实验例17中，确认到只限于0.7mm³的接地电极母材的消耗，在包覆部80的宽度尺寸A＝B的实验例18中，确认到只限于0.5mm³的体积的消耗。基于已述的评价基准，实验例15的评价成为P(不合格)，实验例16～18的评价成为G(良)。如图35所示，接地电极母材的体积消耗量通过包覆部80的宽度尺寸A≥0.7F而有效果地减少。而且，已知中心电极20的电极端头22伴随着使用而被消耗，在更换时期前的消耗时，角部变圆，前端22a的端面的直线部(与接地电极30平行的部分)成为70％左右。因此，从此观点出发，包覆部80的宽度尺寸A也优选为0.7F以上。

因此，通过实验例15～18，作为包覆部80的宽度方向的尺寸，如果具有0.7F≤A≤B的关系，则能够抑制包含弯折部的接地电极母材的消耗，抑制或防止接地电极30从根部附近的折损。

接下来，基于实验例19及20，验证了具备多个包覆部80时的包覆部80间的距离的差异产生的接地电极母材的体积消耗量。在实验例19中，2个板状的包覆部80与接地电极30的自由端32的端面平行地配置，2个包覆部80之间的间隙(间隔)也与自由端32的端面平行地形成。在实验例20中，2个板状的包覆部80垂直(与侧面32e平行)地配置于接地电极30的自由端32的端面，2个包覆部80之间的间隙(间隔)也与侧面32e平行地形成。通过这2个形态，也考虑了间隙延伸的方向对接地电极母材的消耗造成的影响。

图36是实验例19的具备具有包覆部的接地电极的火花塞的前端部分的主视观察的放大局部剖视图，图37是示意性地表示实验例19的具备具有包覆部的接地电极的火花塞的前端部分的放大俯视图。图38是实验例20的具备具有包覆部的接地电极的火花塞的前端部分的放大右侧视图，图39是示意性地表示实验例20的具备具有包覆部的接地电极的火花塞的前端部分的放大俯视图。

评价的结果如表9及10所示那样。表9示出通过实验例19及20得到的与多个包覆部间的宽度尺寸及包覆部厚度相关的接地电极母材的体积消耗量的评价结果。

[表9]

表9

[表10]

表10

基于与接地电极母材的体积消耗量相关的已述的评价基准而进行了实验例19及20的评价时，如表9及10所示，可读取到在包覆部80的厚度T厚且2个包覆部80间的间隔D大的情况下评价成为P(不合格)，在包覆部80的厚度T薄且2个包覆部80间的间隔D小的情况下评价成为P(不合格)的倾向。具体而言，在厚度T为0.1mm的情况下，在间隔D为0.1mm～0.2mm时评价成为G(良)，在厚度T为0.2mm的情况下，间隔D为0.1mm～0.4mm时评价成为G(良)，在厚度T为0.3mm的情况下，在间隔D为0.3mm～0.4mm时评价成为G(良)，在厚度T为0.4mm的情况下，在间隔D为0.4mm时评价成为G(良)。

因此，确认到在厚度T≥0.2mm的情况下，如果厚度T≥间隔D，在厚度T<0.2mm的情况下，如果间隔D≤0.2mm，则即使包覆部80由分离的多个层形成，也能够实现接地电极母材的体积消耗的抑制或防止。

接下来，基于图40～45所示的实验例20～24，验证从接地电极30的自由端32的端面侧观察接地电极30、包覆部80及电极端头22时，包覆部80的与宽度方向正交的中心线处于电极端头22的宽度的范围内的技术效果。图40是用于说明实验例20～24的包覆部与电极端头的前端的位置关系的说明图，(a)示意性地表示火花塞的前端部的主视图，(b)示意性地表示火花塞的前端部的右侧视图、即从接地电极30的自由端32的端面侧观察接地电极30、包覆部80及电极端头22的图。将电极端头22的前端22a的中心点S10及包覆部80的中心点S20向与接地电极30的宽度方向平行(与接地电极30的自由端32的端面平行)的平面VP1投影，分别成为投影点S11及S21。2个投影点S11及S21间的水平距离J成为接地电极30的宽度方向上的电极端头22的前端22a的中心点S10及包覆部80的中心点S20的偏移量J。该位置关系也可以称为分别通过投影点S11及S21的中心线S1及S2间的偏移量。需要说明的是，接地电极30的长度方向(通过自由端和固定端规定的方向)上的两者的中心从当初偏移。在本验证中，使用了具有M12HEX14、在前端具有由铱(Ir)构成的直径0.8mm的电极端头的中心电极、0.5mm的火花间隔SG、具有宽度0.8mm的包覆部80的宽度2.7mm×厚度1.3mm的矩形形状的火花塞。试验是在4冲程汽油发动机上装配对象火花塞，在发动机转速6000rpm、负载-20kPa、A/F12.0的条件下，作为100小时的耐久试验来进行。与第一验证同样地执行了验证开始前后的接地电极30的母材的消耗体积的计测、评价(测定)。

图41是实验例20的具备具有包覆部的接地电极的火花塞的前端部分的放大右侧视图，图42是实验例21的具备具有包覆部的接地电极的火花塞的前端部分的放大右侧视图，图43是实验例22的具备具有包覆部的接地电极的火花塞的前端部分的放大右侧视图，图44是实验例23的具备具有包覆部的接地电极的火花塞的前端部分的放大右侧视图，图45是实验例24的具备具有包覆部的接地电极的火花塞的前端部分的放大右侧视图。在实验例20中，接地电极30的宽度方向上的包覆部80的中心与电极端头22的中心的偏移量J＝0，在实验例21中，偏移量J＝0.2，在实验例22中，偏移量J＝0.4mm，在实验例23中，偏移量J＝0.6mm，在实验例24中，偏移量J＝0.8mm。需要说明的是，包覆部80的宽度为0.8mm，电极端头22的宽度为0.8mm，因此在偏移量J≤0.4mm的情况下，从接地电极30的自由端32的端面侧观察接地电极30、包覆部80及电极端头22时，包覆部80的与宽度方向正交的中心线S2处于电极端头22的宽度的范围内。

评价的结果如表11及图46所示那样。图46是表示通过实验例20～24得到的相对于偏移量的接地电极母材的体积消耗量的坐标图。

[表11]

表11

	偏移量(mm)	消耗量(mm)³	判断
				实验例20	0	0.7	G
实验例21	0.2	0.8	G
				实验例22	0.4	0.9	G
实验例23	0.6	1.9	P
				实验例24	0.8	2.1	P

偏移量J＝0mm、即包覆部80的中心与电极端头22的中心一致时的接地电极母材的体积消耗量为0.7mm³，偏移量J＝0.2mm时的接地电极母材的体积消耗量为0.8mm³，偏移量J＝0.4mm时的接地电极母材的体积消耗量为0.9mm³。上述偏移量J是从接地电极30的自由端32的端面侧观察接地电极30、包覆部80及电极端头22时，包覆部80的与宽度方向正交的中心线S2处于电极端头22的宽度的范围内的偏移量，任一接地电极母材的体积消耗量都小于1.5mm³，评价为G(良)。另一方面，偏移量J＝0.6mm时的接地电极母材的体积消耗量为1.9mm³，偏移量J＝0.8mm时的接地电极母材的体积消耗量为2.1mm³。上述偏移量J是从接地电极30的自由端32的端面侧观察接地电极30、包覆部80及电极端头22时，包覆部80的与宽度方向正交的中心线S2不在电极端头22的宽度的范围内的偏移量，任一接地电极母材的体积消耗量也为1.5mm³以上，评价为P(不合格)。

在图46所示的坐标图中，偏移量J为0mm～0.4mm之间的特性线的倾斜小，而且倾斜几乎没有变化，相对于此，偏移量J超过0.4mm时，特性线的倾斜变大，并且倾斜的变化也变得陡峭。因此，确认到在偏移量J为0.4mm以下的情况下、即从接地电极30的自由端32的端面侧观察接地电极30、包覆部80及电极端头22时，包覆部80的与宽度方向正交的中心线S2处于电极端头22的宽度的范围内的情况下，能够有效果地减少接地电极母材的体积消耗量。需要说明的是，偏移量J可以定义为将包覆部80的中心和电极端头22的前端22a的中心投影到与接地电极30的宽度方向平行的平面上的2个投影点间的水平距离，或者将包覆部80的中心点S20和电极端头22的前端22a的中心点S10分别投影到与接地电极30的内侧面30c平行的平面上、进而投影到与接地电极30的宽度方向平行的平面上的2个投影点间的距离。而且，包覆部80与电极端头22的前端22a的位置关系在平面VP1上可以定义为电极端头22的前端22a的宽度的1/2以上与包覆部80重叠的位置关系。

需要说明的是，从各实验例可知，上述的第一～第五验证使用的电极端头22、接地电极30及包覆部80还具有0.7F≤A≤B的关系，从接地电极30的自由端32的端面侧观察接地电极30、包覆部80及电极端头22时，包覆部80的与宽度方向正交的中心线处于电极端头22的宽度的范围内。

关于第六验证中使用的各实验例的包覆部80的变形例，将火花塞的前端部分放大而在图47～图52中示意性地表示。在图47所示的第一变形例中，包覆部80为矩形，配置在接地电极30中的通过第一交线部L11及第二交线部L20划分的区域的中央。在图48所示的第二变形例中，2个长方形的包覆部80以其间隙与接地电极30的侧面30e平行的方式配置在接地电极30中的通过第一交线部L11及第二交线部L20划分的区域的中央。在图49所示的第三变形例中，2个矩形的包覆部80以其间隙与接地电极30的侧面30e正交的方式配置在接地电极30中的通过第一交线部L11及第二交线部L20划分的区域的中央。在图50所示的第四变形例中，4个矩形的包覆部80配置在接地电极30中的通过第一交线部L11及第二交线部L20划分的区域的中央。在图51所示的第五变形例中，2个圆形的包覆部80以与接地电极30的侧面30e平行的方式配置在接地电极30中的通过第一交线部L11及第二交线部L20划分的区域的中央。在图52所示的第六变形例中，在第五变形例的基础上，在接地电极30的自由端32侧配置多个矩形的包覆部80。在上述各变形例中，包覆部80也具有0.7F≤A≤B的关系，从接地电极30的自由端32的端面侧观察接地电极30、包覆部80及电极端头22时，以使包覆部80的与宽度方向正交的中心线S2处于电极端头22的宽度的范围内的方式配置在接地电极30中的通过第一交线部L11及第二交线部L20划分的区域。需要说明的是，也可以在从第一交线部L11至自由端32之间、以及从第二交线部L20至固定端31之间的接地电极30上配置包覆部80的情况在第一验证中已经验证。

变形例：

在上述各实施例中，使用内侧面30c平滑的接地电极30进行了说明，但是接地电极也可以具有作为端头部的突出部，或者可以具有槽部。

以上，基于实施例、变形例而说明了本发明，但是上述的发明的实施方式是为了使本发明的理解容易的实施方式，没有限定本发明。本发明不脱离其主旨以及权利要求书而能进行变更、改良，并且本发明包含其等同物。例如，与发明内容一栏记载的各形态中的技术特征对应的实施方式、变形例中的技术特征为了解决上述的课题的一部分或全部，或者为了实现上述的效果的一部分或全部，可以适当进行更换或组合。而且，该技术特征只要在本说明书中不是作为必须的技术特征进行说明，就可以适当删除。

标号说明

3…陶瓷电阻 4…密封体 5…衬垫 8…密封垫 10…绝缘子 10a…前端部12…轴孔 13…长腿部 15…缩径部 17…前端侧主体部 18…后端侧主体部 19…中央主体部 20…中心电极 21…中心电极母材 22…电极端头 22a…前端 25…芯材30…接地电极 30a…绝缘体相对部 30b…中心电极相对部 30c…内侧面 30d…外侧面30e…侧面 30g…重心 30h…相连的区域 30f…假想线 31…固定端 32…自由端40…端子电极 50…主体配件 51…工具卡合部 52…安装螺纹部 53…敛紧部 54…密封部 57…前端面 60…突出部 80…包覆部 81…突状部 82…层状部 83…第二包覆部 100…火花塞 150…发动机缸盖 151…安装螺纹孔 OL…轴线 SG…火花间隔SG1…中点 S1、S2…中心线 S10、S20…中心点 S11、S21…投影点 L1…假想线 P1…假想面 L11…第一交线部 L20…第二交线部 X1…交点

Claims

1.一种火花塞，具有：

绝缘体，具有轴孔；

主体配件，覆盖所述绝缘体的外周；

中心电极，具有配置在所述绝缘体的所述轴孔内的中心电极母材和接合于该中心电极母材并从所述绝缘体的前端部露出的电极端头；及

接地电极，具有固定于所述主体配件的固定端和从所述电极端头的前端分离规定间隔地配置的自由端，且具备与所述中心电极及所述绝缘体面对的内侧面和与所述中心电极相对的中心电极相对部，其中，

所述火花塞具备至少覆盖所述内侧面中的从第一交线部至第二交线部的区域的由贵金属或贵金属合金构成的包覆部，所述第一交线部包含从所述固定端一侧的所述中心电极母材的外周向所述接地电极延伸的假想线与所述接地电极的交点，所述第二交线部是通过所述规定间隔的中点的与所述前端的端面平行的假想面与所述接地电极交叉的交线部，

在设所述包覆部的宽度方向的尺寸为A、所述接地电极的宽度方向的尺寸为B、所述电极端头的所述前端的宽度为F时，0.7F≤A≤B的关系成立，从所述自由端一侧观察所述接地电极、所述包覆部及所述电极端头时，所述包覆部的与宽度方向正交的中心线处于所述电极端头的宽度的范围内。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其中，

所述第一交线部是假想面与所述接地电极交叉的交线部，所述假想面包含所述假想线且与所述中心电极母材的外周相切并延伸至所述接地电极。

3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其中，

所述接地电极在所述自由端包含与所述中心电极相对的中心电极相对部，

所述包覆部至少覆盖所述内侧面中的、从所述固定端一侧的与所述绝缘体的前端部相对的绝缘体相对部至所述中心电极相对部的区域。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的火花塞，其中，

所述包覆部覆盖所述内侧面的全部。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的火花塞，其中，

所述接地电极还具有将所述内侧面的宽度方向的一端与另一端连接的外侧面，

所述包覆部设置在所述外侧面中的与所述内侧面相连的区域。

6.根据权利要求5所述的火花塞，其中，

与所述内侧面相连的区域是从自所述自由端一侧观察所述接地电极时该接地电极的端面的几何学重心引出穿过所述外侧面且与所述内侧面平行的假想线的情况下，相比该假想线靠所述内侧面一侧的区域。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的火花塞，其中，

所述包覆部的厚度为3μm～400μm。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的火花塞，其中，

覆盖所述中心电极相对部的区域的所述包覆部的厚度比覆盖所述中心电极相对部以外的其他区域的所述包覆部的厚度厚。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的火花塞，其中，

覆盖所述中心电极相对部的区域的所述包覆部由与覆盖所述中心电极相对部以外的其他区域的所述包覆部不同的组成构成。